混凝土結構設計原理第8章受扭構件扭曲截面受力性能與設計課件.ppt

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1、第8章受扭構件扭曲截面受力性能與設計本章主要內(nèi)容純扭構件的受扭承載力計算?剪扭復合構件承載力計算?彎、剪、扭復合受扭構件承載力計算?壓、彎、剪、扭復合受扭構件承載力計算?平衡扭轉協(xié)調(diào)扭轉8.1一般說明結構工程中扭轉的分類平衡扭轉(equilibriumtorsion)T=HeHeH平衡扭轉由荷載作用直接引起的，可用結構的平衡條件求得。雨篷梁、曲線形梁、偏心受力箱梁、螺旋樓梯均屬于這一類扭轉。結構工程中扭轉的分類協(xié)調(diào)扭轉(compatibilitytorsion)協(xié)調(diào)扭轉此梁受扭由于超靜定結構構件之間的連

2、續(xù)性，在某些構件中引起的扭轉。次梁梁端由于主梁的彈性約束作用而引起的負彎矩，該負彎矩即為主梁所承受的扭矩作用。工程中純扭構件很少，大部分屬于壓、彎、剪、扭復合受力構件。純扭是研究復合受扭受力性能的基礎。試驗研究分析→建立受扭計算模型開裂扭矩的計算純扭構件的受扭承載力8.2純扭構件的受力性能和扭曲截面承載力計算素混凝土純扭構件的受扭性能8.2.1試驗研究分析截面上的應力分布由τ產(chǎn)生的主拉應力σtp和主壓應力σcp，作用在與構件軸線成45°的方向。最大扭轉剪應力τmax發(fā)生在截面長邊中點；長邊中點首先出現(xiàn)沿

3、45度方向的斜裂縫8.2.1試驗研究分析素混凝土純扭構件的受扭性能螺旋狀延伸至頂面和底面在頂面和底面裂縫又大致沿45度方向延伸形成三面開裂、一面受壓的空間斜曲面受壓面混凝土壓壞扭斷脆性破壞■由于素混凝土構件的受扭承載力很低且表呈現(xiàn)出明顯的脆性特點，通常在構件中配置一定數(shù)量的抗扭鋼筋以改善其受扭性能?！鲇汕笆鲋骼瓚Ψ较蚩梢?，受扭構件最有效的配筋應形式是沿主拉應力跡線成螺旋形布置?！龅菪闻浣钍┕碗s，且不能適應變號扭矩的作用。■實際受扭構件的配筋是采用封閉箍筋與抗扭縱筋形成的空間配筋形式。8.2.1試

4、驗研究分析素混凝土純扭構件的受扭性能鋼筋混凝土純扭構件的受扭性能8.2.1試驗研究分析■開裂前，T-q關系基本呈直線關系?！鲩_裂后，由于部分混凝土退出受拉工作，構件的抗扭剛度明顯降低，T-q關系曲線上出現(xiàn)一不大的水平段?！鰧ε浣钸m量的構件，開裂后受扭鋼筋將承擔扭矩產(chǎn)生的拉應力，荷載可以繼續(xù)增大，T-q關系沿斜線上升，裂縫不斷向構件內(nèi)部和沿主壓應力跡線發(fā)展延伸，在構件表面裂縫呈螺旋狀。鋼筋混凝土純扭構件的受扭性能8.2.1試驗研究分析■當接近極限扭矩時，在構件長邊上有一條裂縫發(fā)展成為臨界裂縫，并向短邊延伸

5、，與這條空間裂縫相交的箍筋和縱筋達到屈服，T-q關系曲線趨于水平?！鲎詈笤诹硪粋€長邊上的混凝土受壓破壞，達到極限扭矩。fyfyfyvfyv臨界斜裂縫縱筋與箍筋均能夠達到屈服鋼筋混凝土受扭構件的裂縫鋼筋混凝土純扭構件的受扭性能8.2.1試驗研究分析■當接近極限扭矩時，在構件長邊上有一條裂縫發(fā)展成為臨界裂縫，并向短邊延伸，與這條空間裂縫相交的箍筋和縱筋達到屈服，T-q關系曲線趨于水平。■最后在另一個長邊上的混凝土受壓破壞，達到極限扭矩。鋼筋混凝土純扭構件的受扭性能破壞形態(tài)適筋受扭破壞當箍筋與縱筋配筋量適當時

6、，主裂縫中的縱筋和箍筋應力先達到屈服強度，主裂縫迅速開展，使斜曲裂面的受壓區(qū)混凝土被壓碎而破壞，稱為適筋受扭破壞,屬于塑性破壞。少筋受扭破壞當受扭箍筋與縱筋或其中之一配置過少時，混凝土一開裂，受扭鋼筋應力立即達到屈服強度，其破壞與素混凝土構件破壞相似，呈脆性破壞，稱為少筋受扭破壞。8.2.1試驗研究分析部分超筋受扭破壞當箍筋和縱筋中一種配置合適，另一種配置過多，稱為部分超筋受扭破壞。破壞時一種鋼筋未屈服，而另一種鋼筋早已屈服，構件因混凝土被壓壞而破壞，仍有一定的塑性。完全超筋受扭破壞當兩種鋼筋均過量時，

7、螺旋形裂縫多而密，破壞時兩種鋼筋均未屈服，裂縫間混凝土被壓碎，為脆性破壞，稱為超筋受扭破壞，具有脆性性質(zhì)。8.2.1試驗研究分析hb矩形截面純扭構件開裂扭矩的計算開裂時混凝土的拉應變很小，因此，鋼筋的應力也很小，對提高開裂荷載作用不大，在進行開裂扭矩計算時可忽略鋼筋的影響。開裂前截面剪應力的分布45o45o45oh-bbb/2b/2截面剪應力分布簡化模式截面上一點的破壞決定全截面的破壞？合理？8.2.2純扭構件的開裂扭矩矩形截面純扭構件開裂扭矩Tcr的計算8.2.2純扭構件的開裂扭矩h-bbb/2b/2

8、全截面每個點都破壞截面才最終破壞？對混凝土可能嗎？矩形截面純扭構件8.2.2純扭構件的開裂扭矩混凝土是介于二者之間的彈塑性材料。按彈性理論計算的Tcr比試驗值低，按塑性理論計算的Tcr比試驗值高。對于低強度等級混凝土，具有一定的塑性性質(zhì)；對于高強度等級混凝土，其脆性顯著增大。截面上混凝土剪應力不會出現(xiàn)理想塑性材料那樣完全的應力重分布，而且混凝土應力也不會全截面達到抗拉強度ft。在拉壓復合應力作用下，混凝土的抗拉強度低于單向受拉時的抗拉強度。